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港口工作船驾驶模拟器仿真系统研究
| 论文题名： | 港口工作船驾驶模拟器仿真系统研究 |
| 关键词： | 港口工作船;驾驶模拟器;仿真系统;碰撞检测 |
| 摘要： | 虚拟现实技术（Virtual Reality）是现代科技发展的综合体现。近几年，虚拟现实技术已被广泛应用于船舶研究，船舶驾驶模拟器就是利用虚拟现实技术应用于船舶研究的一个典型范例。船舶驾驶模拟器是一种辅助船员进行船舶驾驶操纵训练评估的设备，其利用VR技术营造出一个三维虚拟的船舶驾驶操纵环境，学员通过操纵模拟器的半物理硬件系统与虚拟的三维环境进行交互，从而实现对船舶的虚拟驾驶操作体验，起到积累船舶驾驶经验的目的。港口工作船作为一种在港口狭窄航道作业的船舶，对船员的操纵驾驶的能力要求更加严格，因此，开发全回转港口工作船（以下简称：港口工作船）驾驶模拟器对于训练驾驶人员的驾驶能力，确保该类船舶在狭窄航道对船舶的拖带安全很有必要。同时，此类模拟器对于非航海类专业学生了解船舶的操纵，船舶驾驶自动化设备与系统的组成也很有必要，它可以使非航海类专业学生在船舶自动化系统的设计中更加理解规范和公约的要求。 本课题利用Visual Studio2008、SQL Server2000、Labview、Matlab/Simulink、MapX软件平台，通过 OpenSceneGraph(OSG)的多软件平台软件的集成开发，完成了港口工作船运动控制方程建模与海洋场景的虚拟建模；实现多软件平台间的信息交互；利用LabVIEW SQL Toolkit的数据通信和OPC技术，实现了软件与硬件的通讯，建立起基于SQL Server的教练员站系统；并采用MMG（Ship Maneuvering Mathematical Model Group）分离建模思想，建立起港口工作船“四自由度”船体水动力、螺旋桨力、风与流干扰力数学仿真模型，通过建立的港口工作船半物理仿真操纵平台，获取物理操作数据；利用MATLAB/Simulink，采用四阶龙格库塔法对港口工作船的运动进行仿真求解，获得其运动轨迹与航向，并在构建的海洋虚拟场景上客观地显示港口工作船在场景中的运动特征；实现了港口工作船驾驶模拟器基本平台的构建。该平台具有海洋场景模拟、气候模拟以及视点跟随功能。满足了港口工作船进出港操纵训练要求。通过MFC与MapX混合编程改进原有导航雷达模拟平台，使得港口工作船驾驶模拟系统开发得更加逼真、完善；系统中通过虚拟现实技术中的包围盒与碰撞检测方法，实现了港口工作船驾驶模拟器在狭窄航道、港口与拖带船舶、港口码头的碰撞检测，从而达到对港口工作船驾驶操纵人员技术能力的判断。 |
| 作者： | 王之民 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 陈宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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